環(huán)保部:重污染天氣持續(xù) 31個城市維持紅色預(yù)警
我公司專業(yè)從事水泥窯爐煙氣脫硫脫硝工程。
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SNCR還原NO的反應(yīng)對于溫度條件非常敏感,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝將制備的管狀樣品串成管排,再將成排的管排布置在煙道中,進行催化劑的性能。下圖是布置在某電廠煙氣旁路的SCR催化反應(yīng):爐膛上噴入點的選擇,也就是所謂的溫度窗口的選擇,是SNCR還原NO效率高低的關(guān)鍵。一般認為理想的溫度范圍為700℃~1 100℃,并隨反應(yīng)器類型的變化而有所不同。當(dāng)反應(yīng)溫度低于溫度窗口時,由于停留時間的限制,往往使化學(xué)反應(yīng)進行的程度較低反應(yīng)不夠徹底,從 6NO2+8NH3→7N2+12H2O而造成NO的還原率較低,同時未參與反應(yīng)的NH3增加也會造成氨氣泄漏。而當(dāng)反應(yīng)溫度高于溫度窗口時,NH3的氧化反應(yīng)開始起主導(dǎo)作用。
典型的SNCR系統(tǒng)由還原劑儲槽、1、分級,實施包括低NOX器(LNB)和燃料再燃。但分級技術(shù)對NOX的生成和排放控制有一定限度,LNB一般只有30-50%的效率,再燃的效率約為50-60%,單采用分佳以達到NOX的排放控制。多層還原劑噴入裝置以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。它的工藝簡單,操作便捷。SNCR工藝可以方便地在現(xiàn)有裝置上進行改裝。因為它不需要催化劑床層,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝而僅僅需要對還原劑的儲存設(shè)備和噴射系統(tǒng)加以安裝,因而初始投資相對于SCR工藝來說要低得多,操作費用與SCR工藝相當(dāng)。目前較為成熟的氣相煙氣水泥窯爐脫硝技術(shù)有:選擇性催化還原法( SCR) 技術(shù)、電子束照射法和脈沖電暈等離子體法。液膜法和微生物法尚處于發(fā)展階段,還不成熟。一般情況下SNCR可達到60%至70%的NOx還原率,足以滿足有關(guān)環(huán)保要求。
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NCR工藝所用的兩種最基本的還原劑是無水泊液氨和尿素。
為了獲得理想的NOx脫除效率,還原劑的用量必須比化學(xué)計量的要多。大多數(shù)過量的還原劑分解為氮氣和CO2,但是,也有微量的氨和CO會殘留在尾氣中,造成氨的泄漏問題。窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝其中氨的泄漏量一般小于2.5×10-5,比較好的情況下可以小于10-5。在用尿素作還原劑的情況下,其N2O的生成幾率要比用氨作還原劑大得多,這是因為尿素可分解為HNCO,而HNCO又可進一步分解生成為NCO,而NCO可與NO進行反應(yīng)生成氧化二氮。
因為沒有催化劑,因此,水泥窯爐脫硝還原反應(yīng)的溫度比較高,SCR水泥窯爐脫硝工藝的原理是在催化劑的作用下,還原劑(液氨)與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮和水,從而去除煙氣中的NOx。 選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng),而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。比如水泥窯爐脫硝劑為氨時,反應(yīng)溫度窗為850~1100℃。當(dāng)煙氣溫度大于1050℃時,氨就會開始被氧化成NOx,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝到1100℃,氧化速度會明顯加快,一方面,降低了水泥窯爐脫硝效率,另外一方面,增加了還原劑的用量和成本。當(dāng)煙氣溫度低于870℃時, 3.2 還原劑在佳溫度窗口的停留時間水泥窯爐脫硝的反應(yīng)速度大幅降低。
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燃燒中脫氮主要是采用低NOx 燃燒技術(shù)(亦稱為一級脫氮) , 4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O該技術(shù)的目標(biāo)是減少爐內(nèi)燃燒過程中形成的NOx 量,這種技術(shù)的主要方法有:降低過剩空氣系數(shù);降低燃燒空氣溫度;二次燃燒;煙氣再循環(huán);改善燃燒器;爐內(nèi)水泥窯爐脫硝。燃燒后脫氮是從煙氣中脫氮,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝即煙氣水泥窯爐脫硝(亦稱二級脫氮) 。煙氣水泥窯爐脫硝技術(shù)的主要方法有氣相反應(yīng)法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等,其中氣相反應(yīng)法又包括三類:電子束照射法和脈沖電暈等離子體法;選擇性催化還原法(SCR) 、2、煙氣/氨的混合 主要設(shè)備:稀釋風(fēng)機、靜態(tài)混合器、氨格柵(AIG)、空氣/氨混合器。選擇性非催化還原法(SNCR) 和熾熱碳還原法;低溫常壓等離子體分解法等。
吸附法脫除NOx 。常用的吸附劑有分子篩、(1)熱力型NOx,指空氣中的在高溫下氧化而生成NOx。當(dāng)爐膛溫度在1350℃以上時,空氣中的在高溫下被氧化生成NOx ,當(dāng)溫度足夠高時,熱力型NOx 可達20 %。過量空氣系數(shù)和煙氣停留時間對熱力型NOx 的生成有很大影響;钚蕴、天然沸石、硅膠及泥煤等,其中有些吸收劑如硅膠、分子篩、活性炭等,兼有催化的性能,能將廢氣中的NO 催化氧化成NO2 ,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝然后可用水或堿吸收而得以回收。吸附法水泥窯爐脫硝效率高,能吸收NOx , 選擇性非催化還原(SNCR)脫除NOx技術(shù)是把含有NHx基的還原劑(如氨氣、氨水或者尿素等)噴入爐膛溫度為800℃~1 100℃的區(qū)域,該還原劑迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物,隨后NH3與煙氣中的NOx進行SNCR反應(yīng)而生成N2。但是因吸附量小,吸附劑用量多,設(shè)備龐大,再生頻繁等原因,應(yīng)用不廣泛。
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煙氣通過水泥窯爐脫硝設(shè)備,此時氣體溫度很高,1、NOX的控制效果一般利用氨氣作為反應(yīng)劑,在催化劑的作用下將NOx轉(zhuǎn)化為N2 和水,而作為空氣組成部分的N2 和水對大氣不會產(chǎn)生污染,窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝煙氣通過水泥窯爐脫硝設(shè)備處理后又通過電除塵器進行除塵(除塵效率在99. 9 %以上) ,然后再借助鼓風(fēng)機的作用將煙氣傳送到水泥窯爐脫硫裝置,水泥窯爐脫硫裝置主要由洗滌塔組成,向塔中噴入石灰吸收液吸收煙氣中SO2 ,在燃煤鍋爐中,當(dāng)靜電除塵器布置在空氣預(yù)熱器的上游(hot-side ESP),通常使用低塵SCR。另外,低塵SCR不需要集塵箱,在設(shè)計蜂窩狀催化劑的時候,催化劑的孔間距可以大怎小到4-7mm,這樣所需要的催化劑體積相應(yīng)的減小。更長的催化劑壽命,更小的催化劑體積和不必采用集塵箱這些都意味著低塵SCR較高塵SCR具有更低的成本。低塵SCR的缺點是當(dāng)煙氣通過ESP之后溫度有所下降。但是煙氣溫度通常不會下降到需要重新進行加熱的溫度點。但是,在這種情況下,可能需要省煤器旁路的尺寸以保證溫度維持在SCR所需要的可操作溫度區(qū)間范圍之內(nèi)。形成石膏,石膏和電除塵器分離出來的粉煤灰混合,進行廢渣綜合利用。
同時水泥窯爐脫硫水泥窯爐脫硝技術(shù)能夠在一個過濕式配合吸收工藝仍處于試驗階段,影響其工業(yè)化的主要是反應(yīng)中鰲合物的損失以及金屬鰲合物再生困難,利用率低。程內(nèi)實現(xiàn)煙氣中SO2 和NOx的同時脫除。雖目前大多處于研究階段,離工業(yè)應(yīng)用尚有一定距離,但從發(fā)展趨勢來看,該類技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊、窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝運行費用低、脫除效率高等優(yōu)點,特別是已有的幾種技術(shù)涵蓋了從常溫到高溫的溫度窗口,便于燃煤電廠根據(jù)鍋爐自身的運行省煤器旁路的主要作用是當(dāng)煙氣的溫度較低時,引一路煙氣繞過省煤氣直接SCR的反應(yīng)器中,以保證煙氣的溫度處于SCR催化劑的活性溫度區(qū)間之內(nèi)。情況選擇相應(yīng)的技術(shù)。
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活性炭水泥窯爐脫硫水泥窯爐脫硝工藝的主體在這三種形式中,快速型NOx所占比例不到5%;在溫度低于1300℃時,幾乎沒有熱力型NOx。對常規(guī)燃煤鍋爐而言,NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生。設(shè)備是類似于吸附塔的活性炭流化床吸附器,煙氣中SO2 被氧化為SO3并溶解于水中,產(chǎn)生稀硫酸氣溶膠,由活性炭吸附;向吸附塔中噴氨氣,與NOx 在活性炭的催化還原作用下生成N2 ,實現(xiàn)水泥窯爐脫硝的目的。窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝吸附有SO2的活性炭進入吸附器加熱再生,再生出的SO2氣體可以通過Clause 反應(yīng)回收硫,再生后的活性炭可以反復(fù)使用。該方法水泥窯爐脫硫率高達95 %,水泥窯爐脫硝率達50 %~80 %,由于可以有效地實現(xiàn)硫的資源化, 而采用尿素作為還原劑還原NOx的主要化學(xué)反應(yīng)為:同時水泥窯爐脫硫水泥窯爐脫硝降低了煙氣凈化費用,故商業(yè)前景較好。
隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟的發(fā)展、科技的進步,鍋爐效率的設(shè)計值為89.78%(按高位熱值計)和93.44%(按低位熱值計)。采用M型低NOX器和M型爐內(nèi)脫NOX相結(jié)合的后,實測鍋爐效率在90.35%~90.91(按高位熱值計)之間。在各種負荷條件下,實測鍋爐效率均高于其性能保證值。人民們生活水平的日益改善,社會對環(huán)境的重視達到了空前的高度。在國家能源環(huán)保政策的鼓勵下,煙氣窯爐煙氣煙氣除塵脫硫脫硝水泥窯爐脫硝裝置繼水泥窯爐脫硫裝置后成為了電廠建設(shè)的不可或缺的組成部分。這對我國的電力事業(yè)的發(fā)展包括設(shè)計、2.4 SCR的構(gòu)成及主要裝置和設(shè)備運行和維護等提出了新的要求。
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